Optimización Restringida y Proyecciones

Cómo aprenden realmente los modelos, del descenso por gradiente básico a Adam

A veces los parámetros no pueden moverse a cualquier lugar. Deben satisfacer restricciones: pesos no negativos, normas acotadas, probabilidades que deben permanecer no negativas y sumar 1 (un conjunto llamado el símplex de probabilidad), límites de equidad, límites de seguridad, o factibilidad física.

La optimización restringida significa minimizar la pérdida mientras se permanece dentro del conjunto permitido. Un método práctico es el descenso del gradiente proyectado: da un paso normal, y luego proyecta de vuelta al conjunto factible.

Una aspiradora robot con franjas de límite puede intentar atravesar una pared, pero el límite la obliga a volver a la habitación permitida. La optimización proyectada funciona de la misma manera. Un paso de gradiente puede apuntar hacia afuera, y entonces la proyección recorta el resultado de vuelta hacia la región factible. La figura de abajo muestra el corazón geométrico de la operación: arrastrar un punto hasta su representante más cercano en un conjunto permitido (allí, una línea). Proyectar sobre una caja o un símplex de probabilidad usa el mismo principio del punto más cercano con un conjunto permitido distinto.

Dónde aparece en el MLLas restricciones aparecen en ML como límites de norma, restricciones de probabilidad, requisitos de monotonicidad, límites de acción segura y restricciones de alineación posteriores al entrenamiento. La proyección es la forma más simple de mantener el aprendizaje dentro de la región permitida.
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